偶聯(lián)反應(yīng)課件-總合

偶聯(lián)反應(yīng)報(bào)告人：樊菲、程紅霞、劉柳指導(dǎo)老師：陳彧教授報(bào)告時(shí)間：2013-10-10偶聯(lián)反應(yīng)報(bào)告人：樊菲、程紅霞、劉柳

偶聯(lián)反應(yīng)基本概念偶聯(lián)反應(yīng)基本類型

概要偶聯(lián)反應(yīng)基本應(yīng)用偶聯(lián)反應(yīng)基本概念偶聯(lián)反應(yīng)基本類型概要偶聯(lián)反應(yīng)基本應(yīng)用

基本概念歷史上碳基的研究獲得的6次諾貝爾獎(jiǎng)：1912GrignardReaction，VictorGrignard(1871－1935),France1950Diels-AlderReaction,OttoPaulHermannDiels(1876－1954),KurtAlder(1902－1958),Germany1963Ziegler-Nattacatalyst,KarlWaldemarZiegler(1898–1973),Germany,GiulioNatta(1903-1979),Italy1979WittigReaction,GeorgWittig(1897－1987)Germany,HerbertCharlesBrown(1912－2004),America2005Olefinmetathesis，YvesChauvin(1930－)，F(xiàn)rance;RobertH.Grubbs(1942-),RichardRoyceSchrock(1945－),America2010HeckReaction,NegishiReaction,SuzukiReaction,RichardF.Heck,Ei-ichiNegishi,AkiraSuzuki基本概念歷史上碳基的研究獲得的6次諾貝爾獎(jiǎng)：

基本概念

2010年諾貝爾得獎(jiǎng)基本概念2010年諾貝爾得獎(jiǎng)定義：是由兩個(gè)有機(jī)化學(xué)單位（molecules）進(jìn)行某種化學(xué)反應(yīng)而得到一個(gè)有機(jī)分子的過程，包括自由基偶聯(lián)反應(yīng)、過渡金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)。狹義的偶聯(lián)反應(yīng)指涉及有機(jī)金屬催化劑的碳-碳鍵形成反應(yīng)。

偶聯(lián)反應(yīng)又叫做偶連反應(yīng)、耦聯(lián)反應(yīng)、氧化偶聯(lián)。

交叉偶聯(lián)：兩種不同的片段連接成一個(gè)分子，如：溴苯(PhBr)與氯

乙烯形成苯乙烯(PhCH=CH2)。

偶聯(lián)反應(yīng)

自身偶聯(lián)：相同的兩個(gè)片段形成一個(gè)分子，如：碘苯(PhI)自身形成

聯(lián)苯(Ph-Ph)。

基本概念基本概念

基本類型基本類型

基本應(yīng)用1.Suzukireaction（鈴木偶聯(lián)反應(yīng)）2.Stillecoupling（施蒂勒反應(yīng)）3.Yamamotocoupling（山本偶聯(lián)反應(yīng)）4.Sonogashiracoupling（薗頭偶聯(lián)反應(yīng)）5.Heckreaction（赫克反應(yīng)）6.其他

基本應(yīng)用1.Suzukireaction（鈴木偶聯(lián)反應(yīng)）

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)定義：

堿的作用下鈀催化的有機(jī)硼化物在鹵代烴、磺酸酯等發(fā)生的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。利用零價(jià)鈀作催化劑金屬試劑為硼試劑Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)定義：利用零價(jià)鈀作催化劑

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN、-NO2、-F等官能團(tuán)。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)具有條件溫和、原料低毒性、易處理、高度的區(qū)域選擇性、立體選擇性以及良好的官能團(tuán)容忍性等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。優(yōu)點(diǎn)：1.反應(yīng)對(duì)水不敏感；2.可允許多種活性官能團(tuán)存在；3.可以進(jìn)行通常的區(qū)域和立體選擇性的反應(yīng)；4.硼試劑易于合成，穩(wěn)定性好；5.這類反應(yīng)的無機(jī)副產(chǎn)物是無毒的且易于除去，可以保證其適用于實(shí)驗(yàn)室且可以用于工業(yè)化生產(chǎn)。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)-CHO、-COCH3、-COOC2H

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的催化循環(huán)過程：1）Pd(0)與鹵代烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II)的絡(luò)合物；2）絡(luò)合物與活化的硼酸發(fā)生金屬轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成Pd(II)的絡(luò)合物；3）進(jìn)行還原-消除而生成產(chǎn)物和Pd(0)。機(jī)理：Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的催化循環(huán)過程：

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)1.在整個(gè)Suzuki-coupling反應(yīng)循環(huán)中，Pd(0)與鹵代烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II)的絡(luò)合物這一步被認(rèn)為是起決定作用的步驟。底物鹵代芳烴中離去集團(tuán)的相對(duì)活性有如下特征：I>Br>>Cl；2.反應(yīng)基上若帶有基團(tuán)，則吸電子基團(tuán)對(duì)氧化-加成的促進(jìn)作用要比給電子基團(tuán)強(qiáng)。在Pd(II)的絡(luò)合物的還原-消除得到偶聯(lián)產(chǎn)品的步驟中，相對(duì)的速率為：芳基–芳基

>芳基–烷基

>丙基–丙基

>乙基–乙基

>甲基–甲基；3.Suzuki反應(yīng)中的堿也有很多選擇，最常用的是碳酸鈉。堿金屬碳酸鹽中，活性順序?yàn)椋篊s2CO3>K2CO3

>Na2CO3>Li2CO3

。影響因素：Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)影響因素：

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)

發(fā)展：

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的催化劑的發(fā)展經(jīng)歷過三個(gè)過程：

(1)簡(jiǎn)單的零價(jià)Pd(0)和Ni(0)的鹽和磷的配合物，反應(yīng)活性較低；

(2)高活性的鈀催化劑；

(3)高活性，可反復(fù)利用的催化劑。

催化劑是這個(gè)反應(yīng)最精髓的地方，也是最新最有挑戰(zhàn)性的一個(gè)領(lǐng)域。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)發(fā)展：催化劑是這個(gè)反應(yīng)最精髓

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：++YuChen*，J.Chem.Sic,PartA,DOI10.1002/POLA

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：++YuChen*，J.

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen*，Chem.Eur.J.17:10304-30311(2011)IF：5.925Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen*，Chem.

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：+Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：+

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen*，Chem.Eur.J.17:13646-13652(2011)IF：5.925Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen*，Chem.

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：+Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：+

Stille偶聯(lián)Kosugi,M.;Shimizu,Y.;Mifita,T.Chem.Lett.1977,1423.是有機(jī)合成中很重要的一個(gè)偶聯(lián)反應(yīng)，目前總數(shù)占到現(xiàn)在所有交叉偶聯(lián)反應(yīng)的一半以上。1977年Kosugi等首次報(bào)道了有關(guān)過渡金屬鈀催化的Stille反應(yīng)。最早發(fā)現(xiàn)的stille偶聯(lián)反應(yīng)是錫與酰氯的反應(yīng).Stille偶聯(lián)Kosugi,M.;Shimizu,

Stille偶聯(lián)定義：Pd催化下，有機(jī)錫和有機(jī)鹵、三氟磺酸酯等之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。

有機(jī)試劑為錫試劑不含β-氫的鹵代烴氧氣會(huì)使鈀催化劑發(fā)生氧化，并導(dǎo)致有機(jī)錫化合物發(fā)生自身偶聯(lián)一般在無氧溶劑及惰性環(huán)境中進(jìn)行四(三苯基膦)合鈀(0)是最常用的催化劑，其他催化劑包括PdCl2(PPh3)2、PdCl2(MeCN)2等Stille偶聯(lián)定義：有機(jī)試劑為錫試劑

Stille偶聯(lián)優(yōu)點(diǎn)：1.對(duì)底物的兼容性好，具有廣泛的官能團(tuán)兼容性；2.在空氣中有機(jī)錫極其穩(wěn)定,對(duì)水和空氣不敏感；3.反應(yīng)產(chǎn)物形成錫鹽,容易分離;4.反應(yīng)選擇性好，有很高的區(qū)域選擇性；5.反應(yīng)具有立體專一性。Stille交叉偶聯(lián)反應(yīng)在現(xiàn)代有機(jī)合成以及復(fù)雜的天然產(chǎn)物的合成中均得到了廣泛的應(yīng)用。-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN等官能團(tuán)。Stille偶聯(lián)優(yōu)點(diǎn)：Stille交叉偶聯(lián)反應(yīng)在現(xiàn)代有機(jī)

Stille偶聯(lián)Stille偶聯(lián)反應(yīng)中兩組分的組合Stille偶聯(lián)Stille偶聯(lián)反應(yīng)中兩組分的組合

Stille偶聯(lián)機(jī)理：Pd(II)被當(dāng)場(chǎng)還原成Pd(0)隨后Pd(0)與鹵代烴發(fā)生氧化加成生成中間體2，然后中間體2的鹵原子與RM中的R發(fā)生交換反應(yīng)生成中間體3，中間體3發(fā)生還原反應(yīng)生成交叉偶聯(lián)產(chǎn)物4和活性零價(jià)Pd,，從而開始新的催化循環(huán)。Stille偶聯(lián)機(jī)理：Pd(II)被當(dāng)場(chǎng)還原成Pd(0)

Stille偶聯(lián)影響因素：1.等當(dāng)量的Cu(I)或Mn(II)鹽可以提高反應(yīng)的專一性及反應(yīng)速率；

2.使用的鹵代烴一般為氯、溴、碘代烴，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三

氟甲磺

酸酯時(shí)，加入少量的氯化鋰可以活化氧化加成一步的產(chǎn)物，使反應(yīng)速率加快；

3.烴基三丁基錫是最常用的有機(jī)錫原料。雖然烴基三甲基錫的反應(yīng)性更強(qiáng)，但較大的毒性（約前者的1000倍）限制了其應(yīng)用。強(qiáng)極性溶劑（如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二惡烷）可以提高有機(jī)錫原料的活性；4.對(duì)錫試劑上不同的取代基在Stille偶聯(lián)反應(yīng)中發(fā)生金屬交換反應(yīng)的遷移速率是不同的，甲基、正丁基等1o烷基時(shí)基本上不發(fā)生遷移，錫所連基團(tuán)發(fā)生金屬交換一步時(shí)的速率有如下順序：炔基>烯基>芳基>烯丙基～芐基>α-烷氧基烴基>烴基。Stille偶聯(lián)影響因素：

Stille偶聯(lián)YuChen，

Polym.Chem，DOI:10.1039/c3py01018j，IF：5.321Stille偶聯(lián)YuChen，Polym.Chem

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen，

Chem.Eur.J，2013,19,30，

IF：5.925Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)科研應(yīng)用：YuChen，Chem.

Stille偶聯(lián)Stille偶聯(lián)一、自由基偶聯(lián)反應(yīng)

酯等羰基化合物在金屬還原下，會(huì)形成雙分子偶聯(lián)產(chǎn)物（偶姻反應(yīng)）。

例如：一、自由基偶聯(lián)反應(yīng)酯等羰基化合物在金屬還原下，

芳基重氮鹽與不飽和化合物在氯化亞酮的作用下，可以發(fā)生芳基化反應(yīng)（Meerwein反應(yīng)）。

例如：芳基重氮鹽與不飽和化合物在氯化亞酮的作用下，二、過渡金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)（1）Wurtz-Fittig反應(yīng)：當(dāng)鹵代烷和鹵代芳烴用金屬鈉處理時(shí)，烷基和芳香烴基連在一起，得到烷基芳香烴。產(chǎn)率較高，副產(chǎn)物易除去。

例如：二、過渡金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)（1）Wurtz-Fittig反應(yīng)1924年Gomberg和Bachmann發(fā)現(xiàn)，芳香重氮鹽在堿性條件下與其它芳香族化合物偶聯(lián)生成聯(lián)苯或聯(lián)苯衍生物。反應(yīng)是通過自由基歷程進(jìn)行的。

例如：1924年Gomberg和Bachmann發(fā)（3）Ullmann反應(yīng)（聯(lián)芳烴合成）：通常利用銅作為催化劑,催化鹵代芳烴發(fā)生偶合反應(yīng)生成聯(lián)苯及其衍生物。芳香鹵化物與銅共熱發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)可用來合成許多對(duì)稱/不對(duì)稱的聯(lián)芳基鹵化合物。芳環(huán)上的取代基除-OH、-NH2、CH3CONH-、-COOH等外，一般對(duì)反應(yīng)沒有不良影響。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，鹵原子鄰位的硝基可促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，R、RO基在所有位置都能促進(jìn)反應(yīng)。

例如可能的機(jī)理為：（3）Ullmann反應(yīng)（聯(lián)芳烴合成）：通常利用銅作為催化劑（2）Glaser反應(yīng)：炔烴在銅或亞銅鹽催化下，可經(jīng)雙分子偶合生成二炔烴。例如：（2）Glaser反應(yīng)：炔烴在銅或亞銅鹽催化下，可經(jīng)雙分子（4）Cadiot-chodkiewicz反應(yīng)：在亞銅鹽催化下，端位炔與炔鹵化合物的偶合可得不對(duì)稱的二炔烴。機(jī)理為：（4）Cadiot-chodkiewicz反應(yīng)：在亞銅鹽催化（5）Castro-stephens反應(yīng)：反應(yīng)性較低的芳基鹵化物與炔化亞銅反應(yīng)，可生成收率很高的炔基芳香化合物。

例如：（5）Castro-stephens反應(yīng)：反應(yīng)性較低的芳基鹵（6）Kumada反應(yīng)：在Ni或Pd催化下，格式試劑(Grignardreagent)與鹵化物的偶聯(lián)反應(yīng)。

例如：催化劑：NiX2L2（L2=雙膦）溶劑：Et2OorTHF反應(yīng)條件：0oC~R.T.,reflux,1~20h,[Ni]/R'X'=10-2~10-3R‘X’：sp2碳的鹵化物

在Pd催化下，鹵代烴的反應(yīng)性大小順序?yàn)椋篒>Br>Cl；而在Ni催化下，其活性順序?yàn)椋篊l>I>Br。上式中dppe為Ph2PCH2CH2PPh2的縮寫。（6）Kumada反應(yīng)：在Ni或Pd催化下，格式試劑(Gri（7）Heck反應(yīng)：在堿性條件下鈀催化的芳基或乙烯基鹵代物和活性烯烴之間的偶聯(lián)反應(yīng)，是構(gòu)成C-C鍵的重要反應(yīng)之一。Heck反應(yīng)可以分為兩大類：分子內(nèi)反應(yīng)和分子間反應(yīng)。

Heck反應(yīng)特點(diǎn)：1.鹵代物活性：I﹥Br、OTf>>

Cl；2.烷基鹵代物不能含有β氫；3.反應(yīng)速度受烯烴取代情況影響，取代基越多，反應(yīng)越慢；4.反應(yīng)對(duì)水不敏感，但對(duì)氧氣敏感；5.產(chǎn)物主要為反式；（7）Heck反應(yīng)：在堿性條件下鈀催化的芳基或乙烯基Heck反應(yīng)是由一個(gè)不飽和鹵代烴（或三氟甲磺酸鹽）和一個(gè)烯烴在堿和鈀催化下生成取代烯烴的一個(gè)反應(yīng)。催化劑主要有氯化鈀，醋酸鈀，三苯基膦鈀，CuI等；載體主要有三苯基膦，BINAP等；所用的堿主要有三乙胺，碳酸鉀，醋酸鈉等。溶劑以DMF、NMP等極性非質(zhì)子溶劑為主。Heck反應(yīng)是由一個(gè)不飽和鹵代烴（或三氟甲磺Heck反應(yīng)機(jī)理的規(guī)律，通常分為四步：（a）氧化加成（Oxidativeaddition）：RX(R為烯基或芳基，X=I>OTf>Br>>Cl)與Pd0L2的加成，形成PdⅡ配合物中間體；（b）配位插入（Cordination-insertion）:烯鍵插入Pd-R鍵的過程；

（c）β-H的消除；

（d）催化劑的再生：加堿催化使重新得到Pd0L2。Heck反應(yīng)機(jī)理的規(guī)律，通常分為四步：偶聯(lián)反應(yīng)PPT課件--總合

分子內(nèi)的Heck反應(yīng)

①生成烯基取代反應(yīng)

：該類反應(yīng)主要用于生成環(huán)外雙鍵。分子內(nèi)的Heck反應(yīng)②形成季碳中心的反應(yīng)

從20世紀(jì)80年代早期研究以來得到了廣泛的應(yīng)用。1989年，Shibasaki和Overman首先報(bào)道不對(duì)稱Heck反應(yīng)。同一年，Overman及其工作組首先利用Heck反應(yīng)合成了手性季碳原子。像天然產(chǎn)物physostigmine的合成，成功的運(yùn)用和Heck反應(yīng)構(gòu)成手性的季碳中心。②形成季碳中心的反應(yīng)從20世紀(jì)80年代早期③多烯大環(huán)的合成（碳原子數(shù)大于13）

也有多烯經(jīng)過多次分子內(nèi)Heck反應(yīng)，一步構(gòu)建多個(gè)碳碳鍵和多元環(huán)。（反應(yīng)一步構(gòu)建了2個(gè)環(huán)和2個(gè)季碳中心）③多烯大環(huán)的合成（碳原子數(shù)大于13）也有多烯

分子間的Heck反應(yīng)

①常規(guī)分子間Heck反應(yīng)

端基烯烴與鹵代芳香烴發(fā)生分子間Heck反應(yīng)，是研究最早的一類反應(yīng)。這類反應(yīng)已經(jīng)成為芳烴烷基化重要反應(yīng)。目前，我們應(yīng)用該反應(yīng)最多的是芳基鹵代物和α,β-不飽和羰基化合物之間的偶聯(lián)反應(yīng)，通過催化劑、配體的選擇及反應(yīng)條件的優(yōu)化，一般都能以合適的收率得到Trans偶聯(lián)產(chǎn)物。例如：烯丙基醇與鹵代化合物發(fā)生分子間Heck反應(yīng)分子間的Heck反應(yīng)端基烯烴與鹵代芳香②不對(duì)稱分子間Hec